OLED

Organic Light Emitting Diode
유기 발광 다이오드

1 정의

OLED(유기 발광 다이오드)는 유기 화합물 층으로 이루어진 LED 반도체소자(디스플레이에만 한정되지 않는다. 실제로 조명으로도 만들 수 있고) 중 하나다. 최초의 OLED라고 부를 수 있는 소자는 1987년 미국 코닥사[1]에서 칭 탕(Dr. Ching W. Tang)과 스티븐 밴슬라이크(Steven Van Slyke)[2]가 Solar Cell 연구 도중 발명하였다.

LCD를 대체할 차세대 디스플레이로 각광받고 있으며 많은 기업들이 연구 중에 있다.

OLED의 장점은 소자가 자체발광이기 때문에 LCD와 달리 백라이트가 필요없고 덕분에 박막화가 가능하며 무게가 가볍고 야외에서도 또렷한 가독성을 제공한다. 백라이트 방식이 아니기 때문에 명암비와 색 재현력도 대단히 좋은편. 특히 블랙은 완전 블랙에 가깝다. 명암이 끝내준다는 VA패널보다도 더 좋다. 응답속도도 LCD에 비해 매우 뛰어나다. 또한 어두운 영상을 표시할 때는 소자의 전력 소모가 줄어들기 때문에 실 사용 환경에서는 전력 효율이 좋다.[3] 밝은 영상에서도 기술의 발달로 LCD에 근접한 상태.

단점은 발광 소자의 수명이 짧아서 PDP나 CRT 방식과 같이 장시간 같은 색을 오랫동안 노출하면 번-인(Burn-In)현상이 일어나 눈에 보이는 얼룩이 남게 된다. RGB 중 빨간색이나 녹색은 많이 좋아졌으나 아직 파란색은 갈 길이 멀다는 평이다. 때문에 전시장과 같이 오랜 시간 밝게 켜져 있는 환경에서는 몇 주도 안 된 신품에서도 얼룩덜룩한 화면을 볼 수 있다. 일반 사용자들도 제품을 좀 많이 이용하는 경우에는 수 개월 안에 번인이 생길 정도.

2016년 3월 현재 모바일 부문에서는 삼성전자, TV 부문에서는 LG 디스플레이가 최강(점유율과 기술력 모두)의 자리에 있으며, 그 외에 파나소닉, JDI 등 여러 회사에서 제조하고 있다.

2 종류

OLED는 크게 두 가지로 분류된다.

  • PM OLED - Passive-Matrix Organic Light Emitting Diode 수동형-매트릭스 유기 발광 다이오드 푸몰레드..?
  • AM OLED - Active-Matrix Organic Light Emitting Diode 능동형-매트릭스 유기 발광 다이오드 아몰레드[4]

PM OLED는 매트릭스[5]에 단순히 가로세로로 배선하여 특정 점에 위치한 발광소자를 작동하기 위해 해당 행과 열의 배선에 전압을 인가하는 간단한 방식으로 되어있지만, AM OLED는 여기에 각 발광소자마다 제어용 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 TFT)가 추가되어 이 TFT의 제어에 의해 발광소자를 작동시키는 방식이다.

PM OLED는 저렴하고 기술력이 그렇게 많이 필요하지 않고 결과적으로 양산이 용이해서 초반에는 매우 각광받았다. 그러나, 발전을 거듭할 수록 구현할 수 있는 화질에 한계가 빠르게 찾아왔고 대형화와 고해상도 구현이 힘들게 되었다. 이후 TFT-LCD의 가격이 급락하고 AM OLED가 점진적으로 발전하기 시작하면서 PM OLED는 빠르게 사장되었다. 참고로 우리가 전광판에서 보는 광고판이나 LED전광판이 바로 PM방식이다. 어렵게 생각할 필요 없이 간단하게 말하자면 카메라 플래쉬 같은 소자가 여러개 붙은 발광 다이오드 집합체라고 보면된다.

AM OLED의 경우, 저분자 발광소자에 대한 원천 특허는 미국의 코닥사가 가지고 있었으나 LG디스플레이에서 인수하였고, 고분자 발광소자와 유기물을 제어하기 위한 TFT 기술들 중에서 비정질 금속 산화물 TFT 기술은 일본에서 최초로 개발되었다. 그러나 여러가지 기술적 난제들을 극복하지 못한 채, 일본업체들은 양산을 포기하고 대신 LCD에 집중하였다. 이후에 삼성전자가 TFT-LCD 후속 디스플레이로 AM OLED로 정하고[6] 삼성SDI를 통해 기술개발을 시작하여 2007년 10월에 세계 최초로 양산에 성공했다.

이후, AM OLED를 구현하기 위해 가장 필요한 TFT 기술이 반도체를 만들던 삼성전자의 것과 유사성이 많다는 이유로 삼성SDI의 AM OLED사업은 2009년 1월 부로 삼성전자와 SDI의 합작사인 삼성모바일디스플레이(이하 SMD)에게로 넘어갔다. 그렇게 약 3년 동안 SMD가 전 세계의 97%, 사실 상 99%를 독점하다시피 AM OLED를 납품했으며 2012년 7월, 삼성 디스플레이로 SMD가 합병당하여 2013년 현재는 삼성 디스플레이가 AM OLED를 양산하고 개발하고 있다.

3 WOLED

LG디스플레이가 밀고 있는 OLED 구현 방식 중 하나로, 백색 소자가 발광하여 RGB 컬러필터를 통해서 빛을 내는 구조로 되어있다. 다만, 백색 소자라는 것은 엄밀히 말하면 청색 소자, 적색 소자, 녹색 소자를 일렬로 쌓아올려 백색으로 발광하도록 증착한다.(하지만 실제 판매되는 LG OLED TV를 보면 R,G,B가 아닌 다른 컬러의 적층법을 사용한다. 이는 소자 수명, 색온도와 관련이 있다.)

이론적으로 R,G,B로 구현한 OLED의 색감, 효율이 WOLED보다 우수한 것은 맞지만 수율과 명암비 특성 (WOLED는 적층 방식에 CGL을 추가한 방식인데 이를 적용하면 미세한 전류가 흐를 때, RGB 방식 대비 거의 발광되지 않는 의외의 특성이 있어 CR 특성이 더욱 우수하다는 장점이 있다.)에서 뛰어난 면모를 보인다. 그리고 현재까지 RGB가 WOLED 대비 유의미한 화질 차이를 보이지도 않았고.

한 가지 주의할 점은, AM OLED는 OLED의 구동 방식 중 하나이며 TFT가 픽셀에 적용된 것을 의미하는데 이러한 점에서 WOLED도 AM OLED라고 할 수 있다. AMOLED 방식의 OLED 구동방법에 OLED 종류가 WOLED와 RGB 타입이 있는 것이다. LG디스플레이가 WOLED 유기물 증착방식으로 패널을 만드는 것 처럼, 삼성 디스플레이는 RGB 유기물 증착 방식으로 패널을 만들 뿐이다.[7]

게다가 PM OLED는 일반 디스플레이에서는 이미 사장된 기술[8]이기 때문에 WOLED 방식으로 나오는 OLED 패널은 전부 AM OLED다. 2013년 부터 2016년 현재로서는 대형 OLED 패널을 양산중인 업체는 세계적으로 LG 디스플레이가 유일하다. OLED TV는 LG 전자와 파나소닉(OLED TV를 출시하는 중국 세트 업체로는 스카이워스, 창홍, 콩카)뿐. 경쟁업체인 삼성전자는 원가가 저렴한 양자점 디스플레이 쪽으로 주력중이다.[9]

여담으로, LG전자가 처음으로 스마트폰용 AMOLED 디스플레이를 사용한 LG G Flex를 공개했을때 패널 방식이 WOLED일 것이라는 의견이 있었다. 하지만 WOLED는 TFT-LCD처럼 컬러필터가 들어가기 때문에 플렉시블 디스플레이 제작 방식으로는 부적합하다. 그래서 삼성 디스플레이와 동일한 유기물 증착 방식으로 패널을 제작했다고 한다. 문제는 LG디스플레이 입장에서는 숙련되지 않은 기술이었으므로 한지 현상이나 잔상이 있는 등 갤럭시 넥서스 수준의 디스플레이 품질로 상당히 좋지 않다는 평을 받고 있다. 자세한 내용은 항목 참조. 그나마 후속작인 LG G Flex 2은 꽤 괜찮아졌다고는 하지만, 아무래도 비슷한 시기의 경쟁사 제품들이 잘 나와서 묻힌 감이 있다. 사실 이쪽은 발열이 워낙 큰 논란을 불러와서 화면은 별로 논쟁이 되지 않았다.
  1. ↑ 우리가 잘 아는 사진기로 유명한 코닥이 맞다.
  2. ↑ 지금은 로체스터 공과대에서 교수로 근무하고 있다.
  3. ↑ LCD는 특성상 어두운 영상이나 밝은 영상이나 전력 소모가 별 차이 없다. LCD도 백라이트를 조절하면 어느 정도 가능하기는 하지만 영상 품질 등의 문제로 이런 방법은 별로 쓰이지 않는다.
  4. ↑ 원래 표기론 에이엠오엘이디가 맞다. 하지만 삼성의 지속적인 아몰레드 마케팅으로 아몰레드란 단어가 훨씬 더 대중적이게 된 것이다.
  5. ↑ 발광소자들을 가로세로로 배열한 것
  6. ↑ 원래는 VA패널을 쓰려 했으나 모바일에서 사용하기가 어렵다(액정을 누르면 복원속도가 무척 느려서 터치스크린에서는 사용이 불가능)는 판단 때문에 초창기에 개발하다가 포기하였다
  7. ↑ 최근 50인치 이상의 대형 패널을 만드는데 유기물 증착 방식으로는 한 자릿 수의 수율이 나오기 때문에 삼성 디스플레이에서는 LG디스플레이의 WOLED 방식의 도입을 공돌이들의 피와 땀을 뒤로하고 진지하게 검토했었다. 그런데, 2013년 5월에 그 동안에 공돌이들을 갈아넣은 성과가 있는지 AM OLED의 수율이 60%로 급 상승 했다고 한다. 때문에 WOLED 방식은 없던 일로 하고 유기물 증착 방식을 유지한다고 한다. 하지만 결국 미래전략실 경영진단 결과 WOLED 방식에 대한 투자를 결정하였다. 2016년 하반기에 OLED TV 시제품을 내놓고 양산에 돌입할 방침 삼성디스플레이, ‘화이트 OLED’ TV 개발에 속도낸다
  8. ↑ 완전히 사장된건 아니고 모바일이나 TV에서만 안 쓸 뿐이다. 여전히 대형 광고판에는 저렴한 제작비 때문에 아직도 많이 쓰이고 있다. 디스코 간판도 PM방식이다.
  9. ↑ OLED냐 QD냐…삼성전자의 선택은? [1]